Adsorption and dessorption of Cd, Cu, Ni e Zn in sewage sludge amended soil

O destino de metais pesados em solos é principalmente controlado por reações de sorção e de precipitação em superfícies minerais. Resultados de pesquisa têm evidenciado certa contradição quanto à mobilidade dos metais pesados em solos tratados com lodo de esgoto. Parte dos resultados permite afirmar que a mobilidade dos metais nesses solos é baixa ou nula, enquanto que outra parcela questiona a capacidade do solo em reter esses elementos, sendo esta capacidade função de fatores como tempo, nível de contaminação, condições climáticas, alterações químicas e degradação da matéria orgânica. O objetivo do trabalho foi avaliar a dessorção de Cd, Cu, Ni e Zn em função do pH, a capacidade adsortiva e a fitodisponibilidade desses metais em um Latossolo tratado por cinco anos consecutivos com doses de lodos provenientes das estações de tratamento de Barueri (LB) e de Franca (LF). Amostras de solo foram coletadas da camada 0-0,2m, dos seguintes tratamentos: testemunha; dose de lodo estabelecida para adubação nitrogenada da cultura do milho (1N); duas vezes (2N), quatro vezes (4N) e oito vezes a dose de lodo recomendada (8N). O efeito do pH na dessorção dos metais foi avaliado por meio da determinação da concentração dos mesmos em extratos obtidos em agitações seqüenciais, a primeira de 24 horas e as seguintes de 2 horas cada até a dessorção máxima, usando solução de Ca(NO3)2 0,01 mol L-1 (relação solo:solução de 1:10) e pH ajustado com HNO3 ou NaOH 1 mol L-1. A faixa de variação de pH investigada foi de 3,5 a 7,5. A adsorção dos metais foi avaliada nas amostras de solo agitadas com solução de Ca(NO3)2 0,01 mol L-1 e concentrações crescentes de cada metal. Plantas de arroz foram cultivadas pelo método de Neubauer para avaliação da fitodisponibilidade dos metais. A dessorção dos metais foi crescente com o aumento das doses dos lodos e o LB exibiu maiores valores comparativamente ao LF. A redução do pH proporcionou o aumento dos teores de metais dessorvidos. A capacidade adsortiva do solo também aumentou com a dose de lodo. As amostras tratadas com LF adsorveram mais metais que as tratadas com LB, concordando com os resultados de dessorção. As quantidades de metais nas plantas de arroz apresentaram boa correlação com os teores dessorvidos e com os extraídos do solo com DTPA, indicando que a fitodisponibilidade aumenta com o uso de lodo. Conclui-se que o pH do solo é fator importante no controle da disponibilidade dos metais e sua redução implica em menor capacidade do solo tratado com lodo em reter os metais estudados, além de existir também diferenças importantes relacionadas com as doses aplicadas e origem e características dos lodos de esgoto.The fate of metals in the soil environment is mostly controlled by sorption reactions on the surface of soil constituents. There have been many studies on the mobility of metals in sludge-amended soils and some contradictions arise from them. Several results indicated a low or even null degree of mobility while others questioned the capacity of soils components in retaining those elements, which is dependent on degree of contamination, climatic conditions, chemical alterations and decomposition of organic matter. This thesis reports the evaluation of the of Cd, Cu, Ni and Zn dessorption from soils as function of pH; the adsorptive capacity and the biovailability of those metals in soil samples collected in a field trial where sewage sludge was applied during 5 consecutive years. The waste was collected in two sewage treatment plants: Barueri (LB) and Franca (LF) in São Paulo state, Brazil. Soil was sampled (0-20 cm) in the trail plots of the following treatments: check; sewage rate corresponding to the amount of total nitrogen recommended for maize (1N) and rates of 2, 4 and 8 times the 1N rate, which were identified as 2N, 4N and 8N, respectively. The pH effect on metal desorption was evaluated by a sequential extractions procedure with Ca(NO3)2 0.01 mol L-1 solution: the first step lasted 24 h and the subsequential ones 2 h till no significant amount of metal could be extracted. The soil: extractant solution ratio was 1:10 and the pH ranged from 3,5 to 7,5 obtained after proper additions of HNO3 or NaOH 1 mol L-1 solutions aliquots. Metal adsorption was carried out in Ca(NO3)2 0.01 mol L-1 solution with increasing metal concentration. A Neubauer-type trial was carried out with rice plants to evaluate metal bioavailability. Metal desorption increased with sewage rates and higher amounts were obtained for LB as compared to LF. Metal desorption also increased as pH decreased. Soil samples where LB sewage was applied adsorbed higher metal amounts, which is in accordance with desorption results. Metal bioaccumulation in rice plants in the Neubauer experiment was well correlated with the desorbed amounts and with the DTPA extracted values thus indicating that bioavailability rises when sewage sludge is applied. Soil pH appears as the key factor in controlling Cd, Cu, Ni and Zn availability and the more it decreases the less they are retained by soil. It should also be mentioned the striking effects of and sludge characteristics and rates